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DE1139589B - Electric instantaneous water heater, in which the flowing liquid is heated by tubular heating elements arranged close together in a helical manner - Google Patents

Electric instantaneous water heater, in which the flowing liquid is heated by tubular heating elements arranged close together in a helical manner

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DE1139589B
DE1139589B DES67035A DES0067035A DE1139589B DE 1139589 B DE1139589 B DE 1139589B DE S67035 A DES67035 A DE S67035A DE S0067035 A DES0067035 A DE S0067035A DE 1139589 B DE1139589 B DE 1139589B
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Germany
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water heater
heater according
heating elements
tube
tubular heating
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DES67035A
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Walter Feld
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SEG Hausgeraete GmbH
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Siemens Elektrogaerate GmbH
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Publication date
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/50Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material heating conductor arranged in metal tubes, the radiating surface having heat-conducting fins
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/121Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium using electric energy supply

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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Description

Elektrischer Durchlauferhitzer, bei dem die durchströmende Flüssigkeit von schraubenförmig eng aneinanderliegend C> angeordneten Rohrheizkörpern erhitzt wird Elektrische Durchlauferhitzer weisen gegenüber Gasdurchlauferhitzern denVortei#l größererSauberkeit, Geruchfreiheit usw. auf. Allerdings besteht zur Erzielung einer schnellen Erwärmung des durchfließenden Wassers die Notwendigkeit, einen besonders guten Wärmekontakt zwischen dem elektrischen Heizkörper und dem durchfließenden Wasser zu schaffen. Außerdem muß verhindert werden, daß das durchströmende Wasser elektrisches Potential annimmt.Electric water heater in which the liquid flowing through heated by tubular heating elements arranged close together in a helical manner Electric water heaters have the advantages over gas water heaters greater cleanliness, freedom from odor, etc. However, in order to achieve one rapid heating of the water flowing through the need, especially one good thermal contact between the electric radiator and the one flowing through it To create water. In addition, the water flowing through must be prevented assumes electrical potential.

Es ist ein elektrischer Durchlauferhitzer bekannt, bei dem die nicht isolierten und nicht von einem mit dem Null-Potential verbundenen metallischen überzug umgebenen Heizwindungen in aus Kunststoff gebildeten Röhren angeordnet sind, welche von dem zu erhitzenden Wasser durchströmt werden. Dieser bekannte Durchlauferhitzer weist den Nachteil auf, daß dann, wenn das durchfließende Wasser ausbleibt und der Strömungsschalter z. B. durch Kleben der Kontakte versagt, die Heizwindungen glühend werden und sich in den Kunststoff eingraben, was zur Entzündung des Kunststoffes führen kann.An electric water heater is known that does not insulated and not by a metallic coating connected to zero potential Surrounded heating windings are arranged in tubes formed from plastic, which are flowed through by the water to be heated. This well-known water heater has the disadvantage that if the water flowing through does not occur and the Flow switch z. B. failed by sticking the contacts, the heating coils glowing and dig into the plastic, causing the plastic to ignite can lead.

Zur Vermeidung der genannten Nachteile ist bereits ein elektrischer Durchlauferhitzer vorgeschlagen worden, bei dem in rohrförinigen Ausnehmungen eines Isolierstoffkörpers Rohre aus hitze- und lichtbogenbeständigem Material, z. B. aus Keramik, eingeschoben sind, in welche vom durchfließenden Wasser umströmte Heizwindungen untergebracht sind.To avoid the disadvantages mentioned, an electrical one is already available Water heater has been proposed in which one in tubular recesses Insulating body tubes made of heat and arc-resistant material, e.g. B. off Ceramic, are inserted, in which the flowing water flows around heating coils are housed.

Gegenüber diesen bekannten Anordnungen ist es bereits bekannt, die Heizwiderstände in Rohrheizkörpern unterzubringen, die zweckmäßig schraubenförmig und eng aneinanderliegend angeordnet sind und die bekanntlich wegen des metallenen Rohrmantels und der gut wärmeleitenden Isolation zwischen Wendel und Rohrmantel eine gute Wärmeabgabe zulassen. Bei den bekannten Durchlauferhitzern dieser Art sind die Rohrheizkörper im Innern des Behälters angeordnet, wodurch der Nachteil entsteht, daß sie dort zusätzlichen Platz beanspruchen und unter Umständen einen freien Durchfluß der zu erhitzenden Flüssigkeit behindern. Die Befestigungsstellen der Rohrheizkörperenden sind bei dieser Ausführung stark beansprucht, da sie das ganze Gewicht des frei im Erhitzungsbehälter angeordneten Rohrheizkörpers tragen müssen.Compared to these known arrangements, it is already known that To accommodate heating resistors in tubular heaters, which are expediently helical and are arranged closely together and known because of the metal Pipe jacket and the good heat-conducting insulation between helix and pipe jacket allow good heat dissipation. In the known water heaters of this type the tubular heating elements are arranged inside the container, eliminating the disadvantage arises that they take up additional space there and possibly one obstruct the free flow of the liquid to be heated. The attachment points the ends of the tubular heating elements are heavily used in this version, as they carry the entire weight of the tubular heating element freely arranged in the heating vessel have to.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Durchlauferhitzer, bei dem die durchströmende Flüssigkeit von schraubenförmig eng aneinanderliegend .angeordneten Rohrheizkörpern erhitzt wird, derart auszugestalten, daß er mit einfachen Mitteln herstellbar ist, die starke mechanische Beanspruchung der Rohrheizkörper an ihren Befestigungsenden in Wegfall kommt, die Rohrheizkörper möglichst wenig Platz im Flüssigkeitsraum des Durchlauferhitzers in Anspruch nehmen und bei guten Wärmeabgabebedingungen einen freien Durchfluß der zu erhitzenden Flüssigkeit gestatten.The object of the invention is to provide an electric water heater, in which the liquid flowing through is closely adjacent to one another in a helical manner .arranged tubular heating elements is heated, to be designed in such a way that it can be used with simple Means can be produced, the strong mechanical stress on the tubular heater at their fastening ends is omitted, the tubular heating element as little as possible Take up space in the liquid space of the water heater and if it is good Heat release conditions allow free flow of the liquid to be heated.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei elektrischen Durchlauferhitzern der zuletzt genannten Art die Windungen dicht aufeinanderliegen und z. B. durch Löten oder Schweißen wärmeleitend und flüssigkeitsdicht zu einem lediglich innen durchflossenen Rohr verbunden sind oder daß die eng aneinanderliegenden Windungen insbesondere durch Schweißen oder Löten gut wärmeleitend auf der Außenseite eines lediglich innen von der zu erhitzenden Flüssigkeit durchströmten Metallrohres angeordnet sind.The solution to this problem is that with electric water heaters of the last-mentioned type, the turns lie close together and z. B. by Soldering or welding thermally conductive and liquid-tight to one only inside flowed through pipe are connected or that the tightly spaced turns particularly good thermal conductivity by welding or soldering on the outside of a only arranged inside of the metal tube through which the liquid to be heated flows are.

Um einen besonders guten Wärmekontakt zwischen der Innenseite des Metallrohres und dem durchfließenden Wasser zu erzielen, kann man die Innenseite des Rohres mit Rillen versehen. Wenn diese Rillen schtaubenförmig angeordnet sind, so wird das durchfließende Wasser eine schraubenförmige Bewegung erhalten, wodurch der Wärmekontakt zwischen dem durchfließenden Wasser und dem Metallrohr besonders gut ist.To ensure particularly good thermal contact between the inside of the Metal pipe and the flowing water can be achieved on the inside the pipe with grooves. When these grooves are arranged in a dove shape, so the water flowing through will get a helical movement, whereby especially the thermal contact between the water flowing through and the metal pipe good is.

Auch die Außenseite des Rohres kann mit schraubenförmigen Rillen versehen werden, in welche die aus Rohrheizkörpem gebildeten Windungen eingelegt sind. Dabei können die Windungen auf dem Rohr aufgelötet oder aufgeschweißt sein. Bei Mehrphasenbetrieb wird in bekannter Weise für jede Phase eine aus Rohrheizkörpern gebildete Wicklung vorgesehen. Dies läßt sich z. B. in der Weise verwirklichen, daß die Windungen bei Mehrphasenbetrieb in bekannter Weise in Form einer mehrgängigen Schraube angeordnet sind. Es sind aber auch andere Durchbildungen des erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers für Mehrphasenbetrieb möglich. So kann man z. B. aus den Windungen jeder Phase je ein Rohr bilden und diese Rohre parallel oder in Serie vom Wasser durchfließen lassen.The outside of the pipe can also be provided with helical grooves into which the windings formed from tubular heating elements are inserted. Included the turns can be soldered or welded onto the pipe. at In a known manner, multi-phase operation is made up of tubular heating elements for each phase formed winding provided. This can be z. B. realize in the way, that the turns in multi-phase operation in a known manner in the form of a multi-thread Screw are arranged. But there are also other embodiments of the invention Instantaneous water heater for multi-phase operation possible. So you can z. B. from the turns each phase form a pipe and these pipes parallel or in series with the water let flow through.

In weiterer Durchbildung der Erfindung ist das aus Heizwindungen gebildete Rohr mindestens an einem Ende mit Gewinde, z. B. als Außengewinde, versehen, so daß ein Anschluß an das Rohrsystem des Wasserleitungsnetzes möglich ist. Es ist dabei vielfach zweckmäßig, das Gewinde auf einer Verjüngung des Rohres anzubringen.In a further development of the invention is that formed from heating coils Tube at least at one end with a thread, e.g. B. as an external thread, so that a connection to the pipe system of the water supply network is possible. It is it is often expedient to attach the thread to a taper of the pipe.

Die Außenfläche des Durchlauferhitzers erhält vorteilhaft in bekannter Weise eine Oberfläche mit kleiner Wärmestrahlung, z. B. durch einen überzug von Alu-Lack oder durch eine gut reflektierende Oberfläche oder auch dadurch, daß die Außenfläche des Durchlauferhitzers von Wärmedämmstoff umgeben ist.The outer surface of the water heater is advantageously given in known Way, a surface with small thermal radiation, e.g. B. by a coating of Aluminum paint or by a well reflective surface or by the fact that the The outer surface of the water heater is surrounded by thermal insulation material.

Zur Verbindung mit einem Sicherheitstemperaturbegrenzer ist es zweckmäßig, einen Wärmefühler an den aus Rohrheizkörpern gebildeten Heizwindungen in bekannter Weise anzubringen.For connection to a safety temperature limiter, it is advisable to a heat sensor on the heating coils formed from tubular heating elements in known Way to install.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert, wobei Fig. 1 die Bildung eines Rohres aus Windungen von Rohrheizkörpern darstellt; Fig. 2 zeigt einen Durchschnitt eines derartigen Rohres für den Fall des Mehrphasenbetriebes, wobei die Windungen auf einem innen und außen mit Rillen versehenen Metallrohr aufgebracht sind; Fig. 3 erläutert die Anbringung eines Temperaturfühlers für einen Sicherheitstemperaturbegrenzer an einer Anordnung nach Fig. 2.The invention is explained below with reference to the drawing, for example, wherein FIG. 1 shows the formation of a tube from turns of tubular heating elements; Fig. 2 shows a cross-section of such a tube for the case of multi-phase operation, the windings being applied to a metal tube provided with grooves on the inside and outside; FIG. 3 explains the attachment of a temperature sensor for a safety temperature limiter to an arrangement according to FIG. 2.

In Fig. 1 ist der Rohrheizkörper 1 spiralig so gewickelt, daß durch die Heizwindungen ein Rohr entsteht, welches vom Wasser innen durchflossen werden kann. In dem in Fig. 1 dargestellten Fall ist angenommen, daß die Heizwindungen miteinander so verlötet sind, daß durch das Innere der Heizwindungen ein geschlossenes Rohr gebildet wird.In Fig. 1 , the tubular heater 1 is spirally wound so that the heating coils form a pipe through which the water can flow inside. In the case shown in FIG. 1 , it is assumed that the heating windings are soldered to one another in such a way that a closed tube is formed through the interior of the heating windings.

Fig. 2 zeigt den Querschmitt durch ein derartiges Rohr für den Fall des Mehrphasenbetriebes. Die aus Rohrheizkörpern gebildeten Windungen 2, 3, 4 gehören zu den drei Phasen eines Drehstromnetzes und sind auf dem Metallrohr 5 z. B. durch Löten oder Schweißen aufgebracht. Dieses Metallrohr besitzt innen schraubenförmig angeordnete Rillen, so daß das Wasser beim Durchströmen eine schraubenförmige Bewegung erhält. Außerdem besitzt das Rohr 5 an seiner Außenfläche, Rillen, die in Form einer dreigängi-,gen Schraubenlinie so angeordnet sind, daß die in diese Rillen eingelegten, aus Rohrheizkörpern gebildeten Heizwindungen ebenfalls eine mehrgängige Schraube bilden.Fig. 2 shows the cross Schmitt through such a pipe for the case of multi-phase operation. The turns 2, 3, 4 formed from tubular heaters belong to the three phases of a three-phase network and are on the metal tube 5 z. B. applied by soldering or welding. This metal tube has inside helically arranged grooves, so that the water gets a helical movement when flowing through it. In addition, the tube 5 has on its outer surface, grooves which are arranged in the form of a three-thread helix in such a way that the heating coils made of tubular heating elements that are inserted into these grooves also form a multi-thread screw.

Fig. 3 zeigt eine Außenansicht von Fig. 2 mit den Heizkörpern 2, 3 und 4. Das Innenrohr 5 ist über die Heizwindungen hinaus verlängert und besitzt eine Verjüngung 6, welche mit einem Außengewinde 7 versehen ist. Dieses Gewinde 7 dient zum Anschluß an das Rohrsystem des Wasserleittungsnetzes. Außerdem ist ein Wärmefühler 8 vorgesehen, der auf drei Windungen 2, 3 und 4 aufgelötet ist und mit einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Sicherheitstemperaturbegrenzer zusammenarbeitet. 3 shows an external view of FIG. 2 with the radiators 2, 3 and 4. The inner tube 5 is extended beyond the heating windings and has a taper 6 which is provided with an external thread 7 . This thread 7 is used for connection to the pipe system of the water supply network. In addition, a heat sensor 8 is provided which is soldered onto three windings 2, 3 and 4 and works together with a safety temperature limiter (not shown in the drawing).

Der Durchlauferhitzer gemäß der Erflndung vermeidet die unbequeme, störanfällige und teuere Ab- dichtung zwischen Heizflansch und Wasserbehälter durch die betriebssichere und billige Ausgestaltun ' - der schraubenförmig angeordneten Rohrheizkörper und ihre Anbringung auf der Außenwandung eines von der zu erhitzenden Flüssigkeit durchströmten Metallrohres; dadurch wird eine wesentliche Verbilligung und Verbesserung der bisher üblichen Durchlauferhitzer erreicht. Besonders vorteilhaft wirkt sich der neue Durchlauferhitzer dahingehend aus, daß der Rauminhalt des Wasserbehälters beliebig klein gehalten werden kann, wodurch gegenüber den bekannten Geräten die Leerlaufverluste beim Erhitzunggsvorgang herabgesetzt und die Anheizzeit verkürzt wird.The flow heater according to the Erflndung avoids the inconvenient, error-prone and expensive sealing off between the heating flange and the water container through the reliable and cheap Ausgestaltun '- of helically arranged tubular heaters and their attachment to the outer wall of one of the perfused liquid to be heated metal pipe; this results in a significant reduction in the price and improvement of the water heaters that have been customary up to now. The new water heater is particularly advantageous in that the volume of the water tank can be kept as small as desired, which reduces the idle losses during the heating process and shortens the heating time compared to the known devices.

Claims (2)

[>A TENT ANS PR 0 CH E: 1. Elektrischer Durchlauferhitzer, bei dem die durchströmende Flüssigkeit von schraubenförmig eng aneinanderliegend angeordneten Rohrheizkörpem erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen dicht aufeinanderliegen und z. B. durch Löten oder Schweißen wärmeleitend und flüssigkeitsdicht zu einem lediglich innen durchflossenen Rohr verbunden sind oder daß die eng aneinanderliegenden Windungen insbesondere durch Schweißen oder Löten gut wärmeleitend auf der Außenseite eines lediglich innen von der zu erhitzenden Flüssigkeit durchströmten Metallrohres angeordnet sind. [> A TENT ANS PR 0 CH E: 1. Electric instantaneous water heater, in which the flowing liquid is heated by tubular heating elements arranged close together in a helical manner, characterized in that the windings lie tightly on top of one another and z. B. are connected by soldering or welding in a thermally conductive and liquid-tight manner to a pipe through which there is only flow inside, or that the tightly spaced turns are arranged with good heat conductivity, in particular by welding or soldering, on the outside of a metal pipe through which the liquid to be heated flows only on the inside. 2. Elektrischer Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, wobei die eng aneeinanderliegenden Windungen insbesondere durch Schweißen oder Löten gut wärmeleitend auf der Außenseite eines lediglich innen von der zu erhitzenden Flüssigkeit durchströmten Metallrohres angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrinnenseite, zum Zweck des besseren Wärmekontakts mit dem durchfließenden Wasser Rillen, insbesondere schraubenförmige Rillen, aufweist. 3. Elektrischer Durchlauferhitzer nach Ansprach 1, wobei die eng aneinanderliegenden Windungen insbesondere durch Schweißen oder Löten gut wärmeleitend auf der Außenseite eines lediglich innen von der zu erhitzenden Flüssigkeit durchströmten Metallrohres, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr außen schraubenförmige Rillen aufweist, in welche, die aus Rohrheizkörpern gebildeten Windungen eingelegt sind. 4. Elektrischer Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mehrphasenbetrieb in bekannter Weise für jede, Phase eine aus Rohrheizkörpem gebildete Wicklung vorgesehen ist. 5. Elektrischer Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen in bekannter Weise in Form einer mehrgängigen Schraube angeordnet sind. 6. Elektrischer Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Heizwindungen enthaltende Rohr mindestens an einem Ende mit einem Gewinde, z. B. einem Außengewinde, versehen ist. 7. Elektrischer Durchlauferhitzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einem Ende des Rohres eine Verjüngung angebracht ist, welche das Gewinde trägt. 8. Elektrischer Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn eichnet, daß die Außenfläche des, Durchlauferhitzers in be- kannter Weise eine Oberfläche mit kleiner Wärmestrahlung, z. B. einen Überzug von Alu-Lack oder eine gut reflektierende Oberfläche, besitzt. 9. Elektrischer Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Durchlauferhitzers von Wärmedämmstoff umgeben ist. 10. Elektrischer Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem aus den Rohrheizkörpern gebildeten Rohr in bekannter Weise ein Wärmefühler für einen Sicherheitstemperaturbegrenzer angebracht ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 942 465.2. Electric water heater according to claim 1, wherein the closely spaced turns are arranged with good thermal conductivity, in particular by welding or soldering, on the outside of a metal tube through which the liquid to be heated flows only on the inside, characterized in that the inside of the tube, for the purpose of better thermal contact with the flowing water has grooves, in particular helical grooves. 3. Electric water heater according to spoke 1, wherein the closely spaced turns are arranged with good thermal conductivity, in particular by welding or soldering, on the outside of a metal tube through which the liquid to be heated flows only on the inside, characterized in that the tube has outside helical grooves in which , the coils formed from tubular heating elements are inserted. 4. Electrical water heater according to one of claims 1 to 3, characterized in that in multi-phase operation in a known manner for each phase, a winding formed from tubular heating elements is provided. 5. Electrical water heater according to claim 4, characterized in that the turns are arranged in a known manner in the form of a multi-start screw. 6. Electric water heater according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tube containing the heating windings at least at one end with a thread, for. B. an external thread is provided. 7. Electrical water heater according to claim 6, characterized in that a taper is attached at least at one end of the tube which carries the thread. 8. Electrical Heater according to one of claims 1 to 7, marked in eichnet characterized in that the outer surface of, the continuous flow heater in a known manner a surface with small heat radiation, for. B. has a coating of aluminum paint or a highly reflective surface. 9. Electrical water heater according to one of claims 1 to 8, characterized in that the outer surface of the water heater is surrounded by thermal insulation material. 10. Electrical water heater according to one of claims 1 to 9, characterized in that a heat sensor for a safety temperature limiter is attached to the tube formed from the tubular heating elements in a known manner. Documents considered: German Patent No. 942 465.
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